毛佳琦，張麗芬，陳復(fù)生，賴少娟（河南工業(yè)大學(xué)，河南鄭州450052）

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真空浸漬對果蔬品質(zhì)的影響研究進展

毛佳琦，張麗芬，陳復(fù)生*，賴少娟
（河南工業(yè)大學(xué)，河南鄭州450052）

近年來，對于真空浸漬技術(shù)在果蔬加工中的研究越來越多，真空浸漬在果蔬加工中可以有廣泛應(yīng)用，對果蔬的理化性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)均有不同程度的影響。本文簡要介紹了真空浸漬原理和相關(guān)的動力學(xué)方程，并就真空浸漬對果蔬品質(zhì)的影響進行了綜述，對真空浸漬技術(shù)在果蔬加工方面的應(yīng)用前景進行了展望。

真空浸漬；原理；果蔬；品質(zhì)

果蔬在人類膳食金字塔中占有不可替代的位置，果蔬的主要成分為人體所必需的一些維生素、無機鹽及植物纖維，而蛋白質(zhì)和脂肪的含量較少。隨著人們生活水平的提高，對健康的關(guān)注度日益增加，對果蔬品質(zhì)和加工的要求也更為嚴(yán)格，各種果蔬加工貯藏技術(shù)也應(yīng)運而生，目前果蔬采后貯藏與加工技術(shù)主要包括：超高壓技術(shù)、膜技術(shù)、真空浸漬技術(shù)、酶技術(shù)、基因工程技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)等［1］。真空浸漬技術(shù)（Vacuum Impregnation，VI）由于其有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量、有利于節(jié)約能源及能夠使浸漬反應(yīng)加速，提高生產(chǎn)效率的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于采后果蔬加工和貯藏中［2］。

VI是一種將真空技術(shù)與傳統(tǒng)浸漬過程結(jié)合的一種新技術(shù)，可被用于改變食品性質(zhì)（營養(yǎng)、感官性質(zhì)、貨架期和物理特性）和組成成分［3-4］。VI可以在較短時間內(nèi)除去果蔬中的水分而不損傷果蔬的組織結(jié)構(gòu)。經(jīng)過VI處理后的果蔬產(chǎn)品仍具有良好的風(fēng)味、色澤、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)，與新鮮果蔬幾乎有著一樣的感官品質(zhì)，例如水果和蔬菜也可以通過VI實現(xiàn)益生素，維生素，和礦物質(zhì)在其組織內(nèi)的富集而實現(xiàn)提高產(chǎn)品營養(yǎng)價值的目的［5］。本文就真空浸漬技術(shù)的原理和特點及對采后果蔬品質(zhì)特性的影響進行了詳細綜述。

1　真空浸漬技術(shù)的原理和影響因素

1.1真空浸漬技術(shù)的原理

VI過程主要是利用壓力的改變引起的水動力學(xué)機制使得食品孔隙內(nèi)部氣體和液體與外部溶液進行交換［6］。該過程取決于毛細管壓力、系統(tǒng)壓力和食品材料的有效孔隙率。VI可以分為兩個階段，真空階段和恢復(fù)大氣壓力階段。

第一階段，對裝有溶液和物料的容器抽真空，并維持一段時間。在真空條件下，物料孔隙中的氣體膨脹，部分氣體逸出直至達到力學(xué)平衡，氣體逸出過程可能會帶出物料中的部分液體組分。多孔組織內(nèi)氣體的膨脹和逸出與固體基質(zhì)的變形弛豫現(xiàn)象（Deformation Relaxation Phenomena，DPR）結(jié)合；第二階段，將上述容器恢復(fù)至大氣壓力，并維持一定時間，物料內(nèi)部壓力由于毛細阻力的作用，仍維持在未恢復(fù)壓力前的水平，而容器內(nèi)壓力已經(jīng)升高，由于流體動力學(xué)機制（Hydrodynamic Mechanisms，HDM）的作用外部液體流入物料的毛細多孔體中［6］。

VI過程中，由于物料內(nèi)部氣體的膨脹和壓縮外部液體流入樣品組織細胞間隙，當(dāng)達到平衡時，外部液體注入到物料的容積的部分（X）可以由壓縮比（r），物料有效孔隙率（εe），真空注入結(jié)束時物料的容積形變（γ）建模求解。模型描述式為［7］：

εe（r－1）=（X－γ）r+γ1

式中：X為真空注入結(jié)束時，外部液體由于HDM注入到物料的容積部分，（m3/m3）；εe為有效孔隙率，（m3/m3）；γ1為真空結(jié)束時物料的容積變形，（m3/m3）；γ為真空注入結(jié)束時物料的容積變形，（m3/m3）；r為壓縮比。

壓縮比由下式得到［7］：

式中：P1為細胞孔隙內(nèi)氣體壓力，Pa；P2為細胞孔隙外氣體壓力，Pa；PC為毛細壓力，Pa。

1.2影響真空浸漬過程的因素

在浸漬過程中外部溶液填充物料的多孔體受到下列因素影響：毛細壓力、時間、溫度、低于大氣壓的壓力級、樣本形態(tài)、力學(xué)響應(yīng)、孔隙率、氣孔尺寸和溶液組成等［8］。其中毛細壓力取決于孔隙尺寸、液體表面張力、液體和孔隙壁之間的潤濕角。另外，多孔植物組織浸入溶液中由于毛細作用力導(dǎo)致液體的流入僅受表面氣孔關(guān)閉的限制。外部溶液滲透進入之前由氣體所充滿的孔隙中，幾乎可以完全占據(jù)這些細胞間隙［9-11］。

2　真空浸漬技術(shù)加工對果蔬品質(zhì)的影響研究

VI可以用于果蔬的貯藏保鮮、果蔬預(yù)脫水、果蔬營養(yǎng)強化、改善果蔬品質(zhì)、果蔬腌漬處理等。在這些加工過程中，采用不同的浸漬液，不同的真空壓力和時間，對果蔬品質(zhì)的影響不同。經(jīng)過VI處理后，果蔬的質(zhì)量、水分含量、可溶性固形物含量、pH值、色澤、呼吸速率、導(dǎo)電性、風(fēng)味、機械性能、微觀結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱系數(shù)等方面都會發(fā)生不同程度的變化。

2.1真空浸漬技術(shù)對果蔬物理性質(zhì)的影響

2.1.1真空浸漬技術(shù)對果蔬重量的影響研究

果蔬經(jīng)過VI處理后，由于外部溶液的滲入，其重量會受到不同程度的影響，而溶液組成成分不同，則物料重量變化不同，當(dāng)滲透液濃度比細胞液濃度高時，細胞內(nèi)外滲透壓相差較大，導(dǎo)致細胞脫水較多使得重量降低；而當(dāng)滲透液濃度比細胞膜中的低時，水分大量進入細胞導(dǎo)致重量增大。

俞琴等［12］研究了真空注入對黃桃品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，在不同真空度（6 650 Pa和13 300 Pa）條件下，浸漬液為高甲氧基果膠（HMP）和鈣時，黃桃重量的變化分別為：（2.28±0.3）%和（2.55±0.38）%；浸漬液為蜂蜜和鈣時重量變化分別為：（-3.25±0.21）%和（-3.04± 0.28）%。Panarese等［13］通過微觀分析真空浸漬菠菜和蘋果質(zhì)量傳遞機制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣本重量增加的最大值為（2.0±0.5）%；Dymek等［14］研究指出菠菜葉經(jīng)過VI其重量相對增加了（39±5）%；Panarese等［15］研究了VI對菠菜葉代謝活動的影響，發(fā)現(xiàn)VI后的菠菜葉孔隙率、等滲性和重量都增加了。Tylewicz等［16］研究VI對蘋果組織的影響發(fā)現(xiàn)，VI過程中隨著壓力的下降，蘋果樣本重量增加。

2.1.2真空浸漬技術(shù)對改善果蔬色澤的研究

真空浸漬后果蔬的物理性質(zhì)與產(chǎn)品質(zhì)量有很大關(guān)系，光學(xué)性質(zhì)，顏色，光澤等影響著產(chǎn)品的感官品質(zhì)。由于外部溶液在果蔬表面形成一層薄膜，使得原來不規(guī)則的表面變光滑了，因而能夠改變產(chǎn)品的光澤。在滲透過程中，果蔬的半透明和顏色發(fā)生變化。

Perez-Cabrera等［17］研究了VI對微加工梨防褐變劑效果的影響，發(fā)現(xiàn)在冷藏條件下，樣品顏色的變化較小，說明VI處理能夠保護樣本的原始色澤。Morenoa等［18］通過研究VI對草莓滲透動力學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)的影響發(fā)現(xiàn)VI對草莓樣本處理后樣品的鉻色幾乎無損失，但會導(dǎo)致代表其光學(xué)性質(zhì)的L*，a*和b*值的降低。Schulze等［19］研究了VI后的蘋果片儲存和干燥過程中槲皮素的穩(wěn)定性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)代表蘋果片顏色b*（blueness/yellowness）的值發(fā)生顯著改變，a*（greenness/redness）值從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，蘋果薄壁組織的亮度和色調(diào)下降，色度上升。Kim等［20］研究指出采用VI預(yù)處理蘋果片（不加SO2等護色劑）后，在后續(xù)的干燥和儲藏過程中可以增加產(chǎn)品的色素穩(wěn)定性。

2.1.3真空浸漬技術(shù)對改善果蔬機械性能的研究

果蔬硬度的下降主要是由于其內(nèi)部細胞間的分離和微觀結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致的。果蔬的硬度影響人們對其感官質(zhì)量的評價。真空浸漬技術(shù)通過使不同的外部溶液進入果蔬內(nèi)部，改變其微觀結(jié)構(gòu)而對果蔬硬度產(chǎn)生一定的影響。

俞琴等［12］研究發(fā)現(xiàn)VI對于黃桃力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)勢，且6 650 Pa的真空度比13 300 Pa的真空度要好，相較于6 650 Pa的真空度，13 300 Pa下雖然真空度有所增加，但是力學(xué)性質(zhì)的變化趨勢和變化規(guī)律卻不如6 650 Pa的穩(wěn)定。在注入液中加入鈣可以增強黃桃組織的機械強度，所以鈣處理有利于降低貯藏過程果蔬硬度的損失。Occhino等［21］研究了VI對改善西葫蘆品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸漬液為100 mmol/L CaCl2，樣品的剪切力和勢能升高，細胞壁變厚，細胞發(fā)生腫脹，甚至能夠決定硬化效應(yīng)；CaCl2與其他溶質(zhì)復(fù)合時，能夠抑制硬度的降低；浸漬液包含NaCl和麥芽糖糊精（MD）時，樣品的剪切力和勢能下降。Martinez［22］等用濃縮葡萄汁和果膠溶液對蘋果進行冷凍前VI預(yù)處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于可凍結(jié)水含量大幅度降低，蘋果的機械性能得以提高。

2.1.4真空浸漬技術(shù)對果蔬密度、孔隙度、風(fēng)味的影響研究

一般來說，真空浸漬后，由于食品內(nèi)部孔隙內(nèi)的氣體被外部溶液替代，因而密度會相對增加；孔隙度發(fā)生不同程度變化，可能增大也可能減?。晃⑸锷L得到抑制。在通常情況下，我們采用真空浸漬并不希望改變產(chǎn)品的基本性質(zhì)，力求維持產(chǎn)品原有風(fēng)味。

Perez-Cabrera等［17］通過VI向梨中添加防褐變劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳酸鈣能夠限制發(fā)酵路徑，抑制微生物的生長，但在冷藏條件下，不能修飾樣本的香味和風(fēng)味。Martínez-Monzó等［23］的研究發(fā)現(xiàn)采用等滲蔗糖溶液對樣本進行50 mbar VI處理10 min，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣本密度和孔隙率發(fā)生顯著改變，分別為813 kg/m3～986 kg/m3，0.229～0.060。Tylewicz等［16］采用氣體散射吸收光譜檢測VI后的蘋果，發(fā)現(xiàn)VI處理后，大約50%的蘋果樣本總孔隙度減小（在最低壓力條件下15 kPa）；在恢復(fù)至大氣壓力后，孔隙中殘余的氣體的壓力保持在50 kPa，在幾個小時內(nèi)緩慢上升至與周圍環(huán)境壓力一致。

2.1.5真空浸漬技術(shù)對果蔬導(dǎo)電性和導(dǎo)熱系數(shù)的影響研究

由于真空浸漬后產(chǎn)品物料內(nèi)部水分含量和組成成分的變化，其導(dǎo)電性和導(dǎo)熱系數(shù)均會受到影響。一般來說，由于密度增大和水分含量的增加，其導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)電性會增大，但并非絕對。

Allali［24］等研究了VI和歐姆加熱對蘋果結(jié)構(gòu)改變和滲透脫水的影響，結(jié)果表明VI處理不影響蘋果樣本的導(dǎo)電性。Martínez-Monzó等［23］的研究表明采用等滲溶液對蘋果樣本VI處理后，導(dǎo)致樣本的導(dǎo)熱系數(shù)顯著增大（15%～24%），得出VI可以用于修飾多孔食品的熱力性質(zhì)以提高熱處理效率和產(chǎn)品質(zhì)量。Dymek等［14］研究發(fā)現(xiàn)磷酸鹽緩沖液對菠菜葉進行VI處理后，菠菜葉子導(dǎo)電性隨頻率增加，當(dāng)菠菜葉子浸漬于蔗糖溶液中采用微X射線斷層掃描，發(fā)現(xiàn)隨機分布在葉片結(jié)構(gòu)中的氣泡大約占其總體積的2%～3%，這些氣泡將會使葉子的一般導(dǎo)電性減小。VI過程中，浸漬溶液有助于導(dǎo)電通路通過葉子橫截面。

2.2真空浸漬技術(shù)對果蔬化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2.1真空浸漬技術(shù)對果蔬組成成分的影響研究

真空浸漬過程中，外部溶液進入物料的多孔體系，會對物料的組成成分產(chǎn)生一定的影響，溶質(zhì)組成成分不同，則對物料組成成分的影響不同。因此可以利用這種特性，將我們所需要的溶質(zhì)引入食品的泡孔結(jié)構(gòu)中，修改和補充其原始組成，增強其功能性。

Occhino等［21］研究了VI對改善綠皮西葫蘆品質(zhì)和質(zhì)構(gòu)的影響，指出VI溶液的組成大大的影響了產(chǎn)品中的質(zhì)量傳遞。當(dāng)浸漬液只有NaCl，水分大量流失，產(chǎn)生脫水現(xiàn)象，而由MD、NaCl、CaCl2組成的混合VI液處理西葫蘆能夠使西葫蘆內(nèi)部溶質(zhì)和水分含量增加。Erihemu等［25］研究通過VI使整個馬鈴薯富集鐵，發(fā)現(xiàn)真空階段和壓力恢復(fù)階段VI土豆鐵含量增加；1 h真空處理土豆后的鐵含量是未處理土豆的6.4倍；3 h恢復(fù)壓力后的鐵含量是未處理土豆鐵含量的6.4倍；另外，VI煮熟的未剝皮和剝皮的土豆后其鐵含量是未處理的土豆鐵含量的6倍。Schulzea等［26］研究了采用VI使蘋果富集來自于蘋果皮的槲皮素糖苷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用低可溶性固形物濃度（SSC）的溶液會致使槲皮素富集增加，這與高粘度果膠處理結(jié)果相反。Hironaka等［27］為了評價VI對整個馬鈴薯塊富集抗壞血酸的效果，以10%抗環(huán)血酸溶液為浸漬液，在70 cm Hg壓力下處理馬鈴薯塊0～60 min，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VI后，馬鈴薯的抗壞血酸濃度增加了；蒸煮25 min真空浸漬后的100 g馬鈴薯能夠提供成年人抗壞血酸推薦日攝入量的90%～100%；儲藏研究發(fā)現(xiàn)，VI處理后的馬鈴薯在4℃，14 d儲藏具有相對較高的抗壞血酸濃度（50 mg/100 g fr. wt.）。Ece Tamer等［28］研究了通過VI縮短綠橄欖的脫苦時間，結(jié)果顯示樣本在真空條件下脫苦比在常壓下有更高的總酚類物質(zhì)數(shù)量，真空浸漬溶液中含有堿時，會造成干物質(zhì)和油的損失，VI過程中總干物質(zhì)，鹽，蛋白質(zhì)，油含量變化分別為：24.23～27.90（%，質(zhì)量比）；2.27～2.58（%，質(zhì)量比）；0.50～1.26（%，質(zhì)量比）；6.79～9.42（%，質(zhì)量比）。

2.2.2真空浸漬技術(shù)對果蔬pH值和可滴定酸度的影響研究

果蔬的pH值和可滴定酸度對于產(chǎn)品的感官品質(zhì)有一定程度的影響，真空浸漬后產(chǎn)品的酸度主要取決于原材料和浸漬液的類型和濃度，因此，可以依據(jù)原材料的不同選擇適當(dāng)濃度的浸漬液，改善產(chǎn)品酸度，提高經(jīng)濟效益。

Derossi等［29］研究了運用真空方法降低辣椒片的pH值，結(jié)果表明采用乳酸溶液對辣椒片進行真空浸漬處理后，樣品的酸化度相比氣體壓力條件下的加工處理在很大程度上增加了。pH值比率從0.929減小到0.894。由于酸溶液和細胞接觸面積增大，真空浸漬導(dǎo)致氫離子進入蔬菜組織中的擴散速率增大。另外，pH值的下降與真空時間和弛豫時間為正相關(guān)關(guān)系。Derossi等［30］研究了通過VI改善降低蔬菜pH值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VI處理與傳統(tǒng)酸浸漬處理方法相比能夠改善對胡蘿卜片和茄子片的pH值的降低；由于茄子的高孔隙度和低硬度性，真空壓力100 mbar浸漬3 min，恢復(fù)大氣壓力5 min，其RPH分?jǐn)?shù)下降20%。Xie等［31-32］發(fā)現(xiàn)，在草莓和黑莓中，3%HMP和50%高果糖漿溶液能夠增加樣品pH值，降低可滴定酸度。

2.3真空浸漬技術(shù)對果蔬生物特性和微觀結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1真空浸漬技術(shù)對果蔬呼吸速率和代謝活動的影響研究

果蔬采摘后的呼吸速率和代謝活動與采后成熟衰老進程、貯藏壽命、貨架期、采后品質(zhì)變化都有密切關(guān)系。鈣能夠使吲哚乙酸輸送受阻，影響乙烯的產(chǎn)生，推遲果實呼吸躍變和衰老，因而可以通過VI技術(shù)調(diào)節(jié)果蔬采后的呼吸速率和代謝活動，從而延長貯藏壽命。

Sanzana等［33］研究了VI和溫度對一些蔬菜呼吸速率和呼吸商的影響，發(fā)現(xiàn)采用含有蘆薈汁的VI溶液對不同蔬菜的呼吸速率和呼吸商的影響是不同的。蔬菜采用等滲蔗糖溶液進行真空浸漬處理后，與新鮮樣本進行對比后發(fā)現(xiàn)：在5℃下，西蘭花、萵苣菜、胡蘿卜呼吸速率提高，而花椰菜的呼吸速率下降；在20℃下，西蘭花、萵苣和花椰菜呼吸速率升高，胡蘿卜呼吸速率下降。采用30 g/L蘆薈粉溶液浸漬，在5℃下，呼吸速率均降低；在20℃下，花椰菜呼吸速率下降，而西蘭花、萵苣和胡蘿卜呼吸速率升高。Panarese等［15］通過熱量測定證明菠菜葉子經(jīng)過150 mbar的最低壓力，海藻糖和蔗糖的等滲溶液VI處理后總的代謝活動急劇增加。通過觀察VI后的菠菜葉子的光合作用，發(fā)現(xiàn)VI過程中細胞間隙內(nèi)的氣體并沒有被完全耗盡。

2.3.2真空浸漬技術(shù)對果蔬微觀結(jié)構(gòu)和形變的影響研究

真空浸漬過程中，外部溶液的滲入物料細胞組織，影響物料的泡孔結(jié)構(gòu)的形成，從而影響果蔬的微觀結(jié)構(gòu)和形變。

Morenoa等［18］研究了歐姆加熱和VI對草莓滲透脫水動力學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)的影響，通過對草莓的微觀結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合處理（滲透脫水-歐姆加熱和VI-滲透脫水）能夠誘導(dǎo)細胞結(jié)構(gòu)中間片晶的形狀和厚度，增加細胞的破碎。Betoreta.等［34］基于非線性不可逆熱力學(xué)分析真空浸漬蘋果風(fēng)干過程中組成和結(jié)構(gòu)的變化，指出在VI過程中，鈣和由海藻糖替代蔗糖的浸漬液對樣本最終的體積形變沒有顯著影響。Tylewicz等［35］的研究發(fā)現(xiàn)成熟蘋果組織在不同糖溶液中經(jīng)過VI處理后細胞內(nèi)會形成囊泡。囊泡的形成是浸漬過程中新陳代謝的結(jié)果。浸漬30 min后在細胞質(zhì)膜中形成囊泡，其在細胞內(nèi)可停留至少24 h，用海藻糖溶液對蘋果組織樣本進行24 h VI處理后，在細胞邊緣和內(nèi)部都能觀察到囊泡；浸漬過程中，會出現(xiàn)通透性的細胞膜。

3　結(jié)論與展望

綜上所述，VI技術(shù)可以有效改善果蔬的感觀品質(zhì)、理化性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)；且VI普通浸漬相比，能夠大大提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造抑制微生物生長的低氧環(huán)境，使加工條件符合食品生產(chǎn)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。因此，隨著食品工業(yè)的發(fā)展和市場的需求，VI在果蔬加工方面的應(yīng)用將會更加廣泛。生產(chǎn)者可以依據(jù)VI液功能性組分的不同，相應(yīng)的改變產(chǎn)品的品質(zhì)特性（營養(yǎng)，風(fēng)味，質(zhì)構(gòu)，安全衛(wèi)生），提高果蔬的利用價值，從而提高經(jīng)濟效益。然而，對浸漬溶液的循環(huán)利用，浸漬果蔬的微生物安全性，VI后果蔬的感官接受情況還有待進一步研究。

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Progress in Research on Qualities of Fruits and Vegetables Treated by Vacuum Impregnation Processing

MAO Jia-qi，ZHANG Li-fen，CHEN Fu-sheng*，LAI Shao-juan
（Henan University of Technology，Zhengzhou 450052，Henan，China）

In recent years，Vacuum Impregnation has been abundant researched in fruits and vegetables processing industry，which proves that VI is worth wide applications in fruits and vegetables processing.The physico-chemical and microstructural of fruits and vegetables are affected with various degrees.This paper summarizes the fundamental and kinetic equation of vacuum impregnation，and reviews affects of Vacuum Impregnation on qualities of fruits and vegetables and future research needs in this field were also summarized.

Vacuum Impregnation；principle；fruits and vegetables；qualities

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.13.047

國家自然科學(xué)基金項目（31371851；31471605）；高層次人才基金（31401523）；河南省成果轉(zhuǎn)化資金項目（132201610014）；?？萍紕?chuàng)新人才基金（2014CXRC01）

毛佳琦（1990—），女（漢），在讀碩士研究生，研究方向：食品資源開發(fā)與利用。

陳復(fù)生（1963—），男（漢），教授，博導(dǎo)，博士，研究方向：食品資源開發(fā)與利用。

2015-05-29